在RTO運行的時(shí)候可以看到以下現象,在RTO升溫完畢進(jìn)入正常運行的時(shí)候,在閥門(mén)切換的時(shí)間段內,RTO進(jìn)氣倉內,出蓄熱體的氣體溫度剛開(kāi)始是接近爐膛溫度,隨著(zhù)時(shí)間的推進(jìn),溫度會(huì )越來(lái)越低,到切換的時(shí)間時(shí)達到溫度低點(diǎn)。而RTO出氣倉中的溫度,出蓄熱體的氣體溫度隨著(zhù)時(shí)間推移會(huì )越來(lái)越高。蓄熱體的平均熱效率(包括預熱過(guò)程的熱效率以及蓄熱過(guò)程的熱回收效率)與RTO切換閥的切換周期間隔息息相關(guān),設想當時(shí)間足夠長(cháng),進(jìn)蓄熱體的溫度等于出蓄熱體的溫度,則熱效率即變?yōu)榱懔恕?/div>
從角度進(jìn)行分析蓄熱體的這種溫度波動(dòng)現象,當爐膛中的高溫氣體通過(guò)陶瓷蓄熱體時(shí),氣體中的熱量通過(guò)對流換熱,積蓄在蓄熱材料中,氣體溫度降低,蓄熱體溫度升高,此為熱量回收過(guò)程,儲能完畢后RTO切換閥門(mén),此蓄熱體進(jìn)入溫度較低的氣體,氣體在蓄熱體中通過(guò)對流換熱,把儲在其中的熱量換到較冷的氣體中,盡可能的達到爐膛的溫度,如此可大減少爐膛內的直接加熱,可以降低RTO燃燒器的功率,達到節能的目的。可以發(fā)現,若想提高換熱的效率,一種有效的方法即提高換熱面積,如此提高蓄熱體的比表面積成為一個(gè)非常有效果的途徑。
從一代蓄熱體鵝卵石,到后面的矩鞍環(huán),再到現在的規整填料,都是提高比表面積,同時(shí)也降低壓降。比表面積并不是越大越好,也需要考慮氣流壓降的因素,需要有實(shí)際的工程運用價(jià)值,規整
蜂窩陶瓷蓄熱體的氣孔尺寸根據幾十年的實(shí)際工程運用經(jīng)驗,形成了常規的50cpsi(每平方英寸上的孔數)規格,目前較為常規的單塊蓄熱體尺寸為150*150*150mm或者150*150*300mm的正方體或長(cháng)方體型。在150邊長(cháng)上開(kāi)有40個(gè)左右小孔,氣流壓降控制在1500pa/米左右,若將孔數擴大到400cpsi,150邊長(cháng)上有120個(gè)孔,比表面積增加了2.5倍左右,但蓄熱體的壓降則到8000pa/米以上(此處壓降對比都在相同的標況面風(fēng)速1.2Nm/s條件下進(jìn)行的),工程上缺少實(shí)際運用的可能性。運用較為成熟,高,效果好的,經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐,普遍為150mm邊長(cháng)有40個(gè)孔的蓄熱體,兼顧了經(jīng)濟型,成品率,效果等多個(gè)方面。
關(guān)于高工作溫度,由于其Al2O3的含量較低,其產(chǎn)品其實(shí)達不到宣傳的高工作溫度,藍太克公司會(huì )特別告知蓄熱體正常運行溫度不要超過(guò)950℃。
蜂窩陶瓷蓄熱體從開(kāi)發(fā)出來(lái)即面臨堵孔的問(wèn)題,藍太克公司開(kāi)發(fā)的一款賽格蒙分層式蓄熱體可以較好的解決部分堵孔的問(wèn)題,工程實(shí)踐中具有非常好的效果。運用多的為SHC-40規格,成為RTO蓄熱體的主流產(chǎn)品。其它規整蓄熱體也以40孔為主要的RTO用蓄熱體。
在陸震維編撰的《廢氣凈化技術(shù)》一書(shū)中,引用了德國人H.Hausen所做的數學(xué)模型,將蓄熱體的傳熱計算,轉換成換熱器的模型進(jìn)行計算。其前提假定原理是一股氣體,在冷周期中吸收的熱量,與另一股氣體,在熱周期中釋放的熱量相等。當無(wú)限的經(jīng)常切換的限情況下,則熱效率與相同大小的間壁式換熱器一樣,當切換時(shí)間越長(cháng),熱效率則也越低。
目前對RTO的熱效率大多是按換熱器的溫度效率來(lái)計算。蓄熱體需用的量的計算過(guò)程如下:
a.根據蓄熱體的規格參數,計算出比較面積m2/m3;b.設定所需要的熱效率,比如95%;c.設定爐膛溫度,如780℃;d.設定廢氣溫度,如25℃;e.設定廢氣風(fēng)量,設置進(jìn)入蓄熱式的風(fēng)速;
f.根據熱效率公式,可得到出蓄熱式的溫度to;g.根據對流換熱系數公式,計算出換熱系數α;h.分別計算廢氣進(jìn)出蓄熱體以及煙氣進(jìn)出蓄熱體的換熱系數,并且考慮爐膛內熱輻射影響的換熱系數,參考《傳熱學(xué)》,參考
王秉銓編撰《工業(yè)爐設計手冊》中,對流換熱器的的綜合換熱系數的計算公式。i.計算周期內蓄熱體吸熱的熱量,及放熱的熱量,即進(jìn)出蓄熱體的氣體的溫差的,選取數值高的Q。
j.根據蓄熱體的比
表面積,可得出蓄熱體體積,參照蓄熱體的單塊尺寸,根據設計的廢氣進(jìn)蓄熱體的風(fēng)速,可計算出,蓄熱體的迎風(fēng)面面積,則可得出蓄熱體的堆高度。此處需要注意的是,通過(guò)公式計算出的換熱面積
A,包含了冷卻面積和加熱面積兩部分,所以計算蓄熱體用量時(shí),只需要一半即可。因為蓄熱體蓄熱和放熱分別在2個(gè)室體內進(jìn)行。k.關(guān)于陶瓷蓄熱體對層的流體壓損,參考陸震維的《廢氣的凈化技術(shù)》一書(shū),有詳細的計算過(guò)程,這里不做過(guò)多闡